Atmel start 3: Binky en-PORT, PIN, DDR och LED (8 / 12 steg)

Steg 8: Blinky ett – LED ljusstyrka

Figur 4: Spänning och nuvarande definitioner för Resistor-LED kombination.

Blinky växlar den LED-motstånd kombination (Schematisk figur 2) från + 5V till 0V och tillbaka med ett resultat som liknar det i figur 1. Ta del av ljusstyrkan på varje nivå. Vi behöver för att kunna se skillnaden i LED optiska effekt mellan Blinky och livlina. Samtal den ljusaste avgivna kraften Pmax. Självklart, när Pin 12 har noll spänning sedan LED kommer att ha noll uteffekt så minsta utgång optisk power Pmin blir Pmin = 0.

Nu, vad skulle hända om en spänning V = 2.5 volt skulle tillämpas på LED-motstånd kombination? Man kan tycka effekten skulle vara Pmax/2. Men detta är inte fallet eftersom en LED har en plasttransistorn Vth, vilken är den ungefärliga spänningen släppte över LED när fram partisk. Spänningen V måste vara större än Vth för lampan att lysa [15-16].

För en analys, antar att kraften P i det utsända ljuset är proportionell mot strömmen I genom lysdioden som ges av

P = kI

där k är en positiv konstant. För att förutsäga P, behöver vi veta aktuellt jag. Nuvarande jag genom lysdioden är identisk med strömmen genom motståndet. Om Vr är spänningsfallet över resistorn sedan nuvarande kommer jag genom resistorn R att ges av Ohms lag

Jag = Vr/R

Spänningsfallet över resistorn (figur 4) kommer att vara skillnaden mellan V och Vth, nämligen Vr = V-Vth, och så Ohms lag blir

Jag =(V-Vth)/r

Som ett resultat, beror Sänd ut kraften från LED på spänning V tillämpas på kombinationen LED-motstånd

P = k jag = k (V - Vth) / R för V > Vth

P = 0 för V < Vth

var femte är ungefärliga spänningsfallet över lysdioden. Plasttransistorn Vth kan variera från 1 volt för IR-lysdioder till mer än 3.5 volt för djupa UV-lysdioder. Med andra ord plasttransistorn är ungefär omvänt proportionell mot utsläpp våglängden Vth ~ 1/våglängd. Blå kan ha Vth = 3.3 och röd kan ha Vth = 1,8. Så enligt föregående två ekvationer, utsända makten inte är proportionerlig till spänningen. I själva verket om Vthr = 2.6 och den spänning över LED-resistorn kombination är V = 2.5 sedan ungefär noll makt kommer att släppas ut från den LED som är definitivt inte ½ Pmax.

Nu däremot, vad blir ljusstyrkan om vi cykla LED-resistor kombinationen mycket snabb (1.5 MHz) mellan + 5 volt och 0 volt? Våra ögon kan inte skilja diskontinuerliga lätta förändringar snabbare än runt 20-30Hz. Livslinjen fungerar på en mycket högre frekvens av 1.5 MHz. I så fall, vi förväntar oss att våra ögon/hjärnan registrera ungefärligt ett genomsnitt av den utsända Pmax (när Vcc läggs över kombinationen LED-motstånd) och minst släpps ut makt Pmin = 0 (när noll volt appliceras på kombinationen). Anta att tid "på" är samma som tiden 'av' (dvs Duty Cycle D = 1/2 eller 50%) så att genomsnittligt bör vara

Bana = (Pmax + Pmin) / 2 = (Pmax + 0) / 2 = Pmax/2

Analysen är endast ungefärliga för hög modulering priser eftersom LED kan ha kapacitanser och materialegenskaper som bör ingå, och våra ögon kan inte reagera som antas. Växlingen mellan rails (0V och Vcc) liknar Pulse bredd modulering PWM med en arbetscykel D = 0,5 (dvs 50%). I själva verket kan driftcykler D än 50% ingå som

Bana = D * Pmax + (1 D) Pmin eller P = D * (Pmax-Pmin) + Pmin

Livslinjen använder LED-motstånd kombination som en indikator på en väl fungerande MCU. LAMPAN kommer inte verkar vara "på" hela vägen (dvs bana kommer inte har värdet Pmax) och det inte verkar vara avstängd hela vägen (dvs, vi slipper bana = 0) eftersom våra ögon/hjärnan kan bara se något samband med genomsnittet för snabb blinkar.